黃 勇，紀(jì) 斌，蔣博林

(1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇杭州 311122; 2.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400074;3.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402260)

1 概述

在城市管網(wǎng)的管道施工與運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，大量管道由于陳舊或破損等原因需要進(jìn)行更換。對(duì)此，原有對(duì)傳統(tǒng)的管線替換方法是開挖地面取出舊管埋入新管，再進(jìn)行回填，這種方式的劣勢(shì)是顯而易見的。因此，出于施工過程中對(duì)城市交通及環(huán)境影響等問題的避免，非開挖鋪設(shè)和更換管道技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)越性，日益廣泛地被人們認(rèn)識(shí)和接受。

非開挖的施工技術(shù)具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合施工成本相對(duì)較低、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。裂管法作為非開挖更換管道修復(fù)技術(shù)中的一種，是管線替換的一種新技術(shù)。

目前非開挖技術(shù)相關(guān)研究的文獻(xiàn)已有不少，而針對(duì)裂管法相關(guān)的研究和技術(shù)文獻(xiàn)發(fā)表相對(duì)較少。

針對(duì)裂管法施工原理的介紹，較早見于美國(guó)十方國(guó)際公司中國(guó)分公司的張斌1999年在《巖土鉆鑿工程》上的發(fā)表；其在文中介紹了一種置換舊管的新方法——裂管法，簡(jiǎn)要介紹了該法所配各的設(shè)備、施工原理、工藝流程以及應(yīng)用實(shí)例[1]。

2003年董久樟、王欣等[2]發(fā)表了裂管法更換舊管道的國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用，介紹了裂管法替換舊管道的施工工藝，詳細(xì)介紹了其施工設(shè)備、施工過程及工程中遇到的問題，并對(duì)PE管的劃痕問題及其相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了闡述。

2003年席德粹等[3]在研究項(xiàng)目《天然氣轉(zhuǎn)換工程燃?xì)夤芫W(wǎng)非開挖更新改造技術(shù)研究》中根據(jù)上海市的具體情況，選用了三種非開挖管道更新改造技術(shù)進(jìn)行研究：燃?xì)夤艿婪情_挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)研究、聚乙稀燃?xì)夤艿婪情_挖穿管技術(shù)研究和聚乙稀燃?xì)夤艿婪情_挖擠壓穿管技術(shù)研究。分別完成了口徑DN300,長(zhǎng)度為1～2 km的舊煤氣管道改造為天然氣管道的試點(diǎn)工程，制訂了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程(試行)，并對(duì)其它非開挖管道更新技術(shù)的適用性進(jìn)行了研究。

2006年靳學(xué)峰等[4]介紹了脹管法在管線更換方面的應(yīng)用，介紹了脹管法是一種采用液壓脹管機(jī)等專用非開挖設(shè)備脹破舊管線同時(shí)完成等徑或增大直徑的新管線安裝的管線更換方法。

2008年陶偉元、蔡燕飛、顧衛(wèi)東等[5]發(fā)明了非開挖大口徑給水壓力管道修復(fù)施工方法。該方法包括舊管清垢、內(nèi)襯管鋪設(shè)、管道連接、檢視及壓力試驗(yàn)等工序，其特點(diǎn)在于：所述的內(nèi)襯管鋪設(shè)是將口徑比原母管口徑略小的玻璃鋼夾砂管和鋼管穿入原母管內(nèi)，在無分支的管道段使用玻璃鋼夾砂管，在需要連接分支的管道段使用鋼管，各段內(nèi)襯管之間設(shè)置一個(gè)具有密封和連接功能的接頭。

2010年丁小峰[6]發(fā)表了大直徑污水管道更換工程中的非開挖液壓脹管施工技術(shù)，介紹了上海虹橋樞紐工程中采用液壓脹管技術(shù)，成功地更換了大管徑排水管道，并且取得了較好效果的案例。

2011年張園媛[7]介紹了裂管施工技術(shù)在燃?xì)夤芫€改造過程中的應(yīng)用。2012年趙巨堯[8]針對(duì)廣州城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)適用技術(shù)進(jìn)行了研究，得到了一些有益的結(jié)論。

2015年王友印、李冠群、景發(fā)岐等[9]發(fā)明了一種用于非開挖穿越和城市老舊管網(wǎng)改造用管道防護(hù)技術(shù)，其特征在于：將防護(hù)管套裝在用于非開挖穿越和城市老舊管網(wǎng)改造的塑料主管外側(cè)，所述防護(hù)管為能夠抵抗低應(yīng)力條件下引起的慢速裂紋擴(kuò)展的塑料管；所述防護(hù)管的厚度為3～7 mm。

2 工程應(yīng)用背景

重慶空港新城F片區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目(一期)投融建設(shè)工程管網(wǎng)改造工程，是國(guó)內(nèi)外關(guān)注度極高的重點(diǎn)工程。項(xiàng)目共計(jì)25條道路，總計(jì)25.4 km，包括金蘭路、祥和路、順義路、桂馥一支路、城馨路、福暢路、舟濟(jì)路、Z11B路、睦鄰路、同盛路、桂馥西路、桂馥東路、民興路、Z23路、百果路、春華大道、福暢路(接春華大道)、桂馥大道、蘭桂大道、蘭馨大道、盛景路、騰芳大道、同茂大道，主要建設(shè)內(nèi)容包含排水管網(wǎng)改造。

鑒于明挖法涉及大量樹木需遷移、毗鄰管線需采取保護(hù)措施、大量人行道及檢查井需拆除，且社會(huì)影響輿論壓力較大，施工難度大，費(fèi)用高，為了保證施工順利進(jìn)行，決定采用靜壓裂管法進(jìn)行施工。

本次項(xiàng)目實(shí)施范圍蘭馨大道區(qū)段位于重慶市渝北區(qū)空港新城，項(xiàng)目采用靜壓裂管法施工的排污管道位于道路左側(cè)人行道上。原設(shè)計(jì)為明挖施工方案置換DN400混泥土排水舊管，因人行道上有大量的行道樹，及現(xiàn)場(chǎng)其他市政管線離排水管太近，明挖施工難度較大費(fèi)用較高。故將明挖方案改為靜壓裂管置換施工方案。將DN400混凝土排水管置換成D400PE管，施工長(zhǎng)度500 m。施工范圍：WLX20-WLX39、WLX44-WLX51。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)CCTV檢測(cè)視頻資料發(fā)現(xiàn)該段管道存在破裂、變形、塌陷、錯(cuò)口、滲漏、電纜穿入、管道上開、淤堵(建渣、磚塊、垮塌泥土)等多種缺陷共計(jì)22段。

3 靜壓裂管法工藝原理

裂管法施工主要施工原理是在上游檢查井(接收井)內(nèi)安裝液壓油頂，作為施工動(dòng)力源，在下游檢查井(插入井)進(jìn)行新管道節(jié)段拼裝頂進(jìn)。為便于在檢查井里操作，新管道節(jié)段單節(jié)長(zhǎng)度0.54 m，節(jié)段與節(jié)段之間采用子母扣承插的方式連接。

施工時(shí)首先將頂(拉)桿利用液壓油頂沿舊管道頂入下游檢查井，頂(拉)桿頂進(jìn)時(shí)桿頭加工成圓球加尖錐形，圓球直徑較頂桿直徑略大，便于定向以及刺穿前方阻礙頂桿前進(jìn)的舊管道，詳見圖1。

圖1 裂管法施工原理示意(頂桿頂進(jìn)過程)

頂(拉)桿到達(dá)下游檢查井過后將擠擴(kuò)頭、新管道節(jié)段依次穿在頂(拉)桿尾端相應(yīng)位置，三者整體由上游接收井內(nèi)的油頂施加拉力向前拉進(jìn)，下游插入井同時(shí)安裝液壓油頂向前逐段頂進(jìn)新管道，見圖2。舊管道主要起到兩個(gè)作用：

(1)在頂(拉)桿頂進(jìn)過程中起定向作用，保證頂(拉)桿能夠順利到達(dá)下游井位；

(2)包裹新管道，起管道“基礎(chǔ)”作用。

在頂(拉)桿回拉過程中，擠擴(kuò)頭處于最前端，起到劃開舊管道，“開路”的作用，在擠擴(kuò)頭的尾端連接PE管道，擠擴(kuò)頭的直徑要比舊管道的內(nèi)徑大一些，并且要比新管道的外徑要稍微大些，以便減少新管道進(jìn)入的摩擦力，并且為頂進(jìn)新管道留下一定的余地。

本項(xiàng)目中舊管道內(nèi)徑為400 mm，采用擠擴(kuò)頭外徑440 mm，新管道PE管外徑400 mm。同時(shí)，在擠擴(kuò)頭的尾端緊密連接新管道節(jié)段，新管道節(jié)段緊隨擠擴(kuò)頭頂入。在頂(拉)桿的拖拉作用下擠擴(kuò)頭、新管道依次從插入井進(jìn)入舊管線并逐步向前推進(jìn)，最終將整條管道更換。

圖2 裂管法施工原理示意(拉桿拉拽過程)

4 結(jié)論

以重慶空港新城F片區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目(一期)投融建設(shè)工程管網(wǎng)改造工程為工程背景，介紹了靜壓裂管法在該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)用。通過系統(tǒng)總結(jié)靜壓裂管法中頂桿頂進(jìn)過程和拉桿拉拽過程的詳細(xì)工序，并介紹該工法在背景工程中的應(yīng)用效果，創(chuàng)新性的提出了非開挖技術(shù)中的靜壓裂管工法。工法的提出對(duì)同類工程的實(shí)施具有明確的借鑒作用。